PM Rutte opens smart factory Marinus Vertregt
Ukraine space
Nederlandse Vereniging voor Ruimtevaart (NVR)
Bestuur
Het bestuur van de NVR wordt gekozen door de leden en bestaat uit:
Dr. Ir. G.J. Blaauw (voorzitter) Dr. Ir. P.J. Buist (vice-voorzitter) Drs. B. ten Berge (secretaris) Ir. M. de Brouwer (penningmeester) Ir. P.A.W. Batenburg
D. Jeyakodi LLM Mr. F.N.E. van ’t Klooster Ir. A.G.M. Marée Dr. Ir. C. Verhoeven Redactie ‘Ruimtevaart�
Dr. Ir. P.J. Buist (hoofdredacteur) Ir. M.O. van Pelt (eindredacteur) Ir. F.J.P. Wokke (eindredacteur) Ir. P.A.W. Batenburg Drs. P.G. van Diepen Ir. E.A. Kuijpers
Ing. M.C.A.M. van der List Ir. H.M. Sanders MBA
Websitecommissie Drs. B. ten Berge (voorzitter) Dr. R.P.N. Bronckers D. Jeyakodi LLM S. Praal, MA
Sociale media-commissie Mr. S.V. Pieterse (voorzitter) Drs. B. ten Berge
M. Marcik F. Overtoom F. Roelfsema D. Stefoudi
Drs. Ing. R. Timmermans Evenementencommissie Ir. P.A.W. Batenburg (voorzitter) Ir. S. de Jong
Ing. R.H. Linde Ir. S. Petrovic Ir. N. Silvestri D. Stefoudi
Kascommissie C. Martinus Ir. J.A. Meijer Drs. T. Wierenga Ereleden Ir. D. de Hoop Prof. Dr. C. de Jager Drs. A. Kuipers Ir. J.H. de Koomen Drs. T. Masson-Zwaan Ir. H.J.D. Reijnen P. Smolders Prof. Ir. K.F. Wakker Contact
Richelle Scheffers Kapteynstraat 1 2201 BB Noordwijk info@ruimtevaart-nvr.nl www.ruimtevaart-nvr.nl ISSN 1382-2446
Copyright © 2019 NVR
Alle rechten voorbehouden. Gehele of gedeeltelijke overname van artikelen, foto’s en illustraties uit Ruimtevaart is alleen toegestaan na overleg met en akkoord van de redactie, en met bronvermelding. De NVR noch de drukker kan aansprakelijk gesteld worden voor de juistheid van de informatie in dit blad of voor eventuele zet- of drukfouten.
Kopij
Indien u een bijdrage aan het blad wilt leveren of suggesties wilt geven, neem dan contact op met de redactie via redactie@ruimtevaart-nvr.nl. De redactie behoudt zich het recht voor om ingezonden stukken in te korten of niet te plaatsen.
Vormgeving en opmaak Esger Brunner/NNV Van de hoofdredacteur:
In dit nummer vindt u een artikel over het in 1973 overleden NVR bestuurs- en erelid Marinus Vertregt, door oud- voorzitter Frits Arink (zie ook artikel over de geschiedenis van het blad Ruimtevaart in 2015-1, en interview met Frits in 2016-1) en Vertregts kleinzoon Peter van der Els. Een artikel over het leven van deze vaderlandse ruimtevaartpioneer was een lang bestaande wens binnen de redactie en we zijn erg erkentelijk dat het geschreven is door twee mensen die Vertregt persoonlijk gekend hebben. We denken dat het een mooi overzicht geworden is, veel gedetailleerder dan wat tot nu toe beschikbaar was op bijvoorbeeld de Wikipedia- pagina over Vertregt.
In het vorige nummer stond in de Ruimtevaartkroniek ver- meldt dat op 4 juni de SES-12 satelliet is gelanceerd, maar er werd niet bij vermeldt dat het hier om een Nederlandse satelliet gaat. De SES-12 satelliet opereert namelijk onder Nederlandse jurisdictie, is door Nederland aangemeld bij het UN-OOSA (Office for Outer Space Affairs) voor opname in het “UN Register for Space Objects” in Wenen. Verder maakt de satelliet gebruik van door Nederland verworven internationale rechten op het gebruik van een geostatio- naire baanpositie, frequentiebanden en technische satel- lietkarakteristieken. Deze rechten zijn door Agentschap Telecom, onderdeel van het Ministerie van Economische Zaken, verworven voor de in Den Haag gevestigde satel- lietoperator SES. Nederland heeft momenteel nog 8 andere dergelijke geostationaire satellieten van SES geregistreerd die u ook in het betreffende UN-register aan kunt treffen, en waarvoor Nederland de aansprakelijkheid/verantwoordelijk- heid draagt.
We hopen dat deze uitgave u weer weet te inspireren, danken alle auteurs ook deze keer weer voor hun bijdragen en roepen iedereen op om Nederlandse bijdragen aan ruim- temissies, bij voorkeur bij de lancering, te blijven melden.
Peter Buist Foto van het kwartaal
De schaduw van de Japanse Hayabusa2 valt op het oppervlak van de asteroïde Ryugu. De sonde liet eind september een lander met twee mini-rovers los, begin oktober gevolgd door de Frans-Duitse lander MASCOT. [JAXA]
Bij de voorplaat
Airbus Head of production launcher structures Pieter Cornellissen explains to Prime Minister Rutte the cross structure of the Ariane 6 Vulcain Aft Bay engine frame. [Airbus Defence and Space Netherlands]
Dossier: 35 jaar IRAS
Herinneringen aan de eerste satelliet die de hemel in infrarood in kaart bracht.
New Airbus
Netherlands facility
Smart manufacturing process for industrialised production of engine frames for Ariane 6.
A Forum for Friendship in a Summer of Space
A glimpse into the true benefits of participating in the 2018 Space Studies Program.
The European direction of the Ukrainian space activities
Chairman of the State Space Agency of Ukraine about the new direction of their space activities.
Marinus Vertregt, ruimtevaartpionier
Portret van een van de grondleggers van de NVR.
Ruimtewapens: fictie of realiteit? – Deel 2
Meer dan alleen richten en afvuren.
10
4 6
32
Ruimtevaartkroniek
Alle lanceringen en belangrijke ruimtevaartgebeurtenissen tussen 1
augustus en 9 oktober 2018.
44
26 39
Eerste reis om de maan
De vaste column van Piet Smolders.
25
New Airbus
Netherlands facility
Hella van Leeuwen
On Thursday 8 November, during a festive event for external and internal stakeholders, Dutch Prime Minister Rutte officially opened the new pro- duction facility of Airbus Defence and Space Netherlands in Oegstgeest.
I
n the smart factory, which is equipped with industry 4.0 capabili- ties, the Leiden-based site of Airbus develops, builds, tests and qualifies the engine frames for the lower and up- per propulsion module of the Ariane 6.“The new production facility of Airbus is relevant, not only for the development of space, but also for employment and innovation in the Netherlands”, Prime Minister Rutte emphasised in his speech during the celebratory opening cer- emony.
ArianeGroup, which has the design au- thority and industrial lead for the Ariane 6 launcher development and operation on behalf of the European Space Agency (ESA), appointed Airbus Netherlands partner for the development and pro- duction of the Ariane 6 Vulcain Aft Bay (VUAB) and the Vinci Thrust Frame (VITF) in June 2017. It led to the decision to build a dedicated industry 4.0 facility for the development and production of the Ari- ane 6 and also Vega-C structures.
Optimise logistics and assembly Being involved in the Ariane programme from the very start with turnkey respon- sibility for the design, development, and manufacturing of engine frames for
Ariane 1 up to Ariane 5, the signing of the Ariane 6 contract meant the continua- tion of a long-standing relationship ánd the beginning of a new era. Maarten Schippers, Director Industrialisation &
AIT at Airbus Netherlands: “To address the challenging commercial set-up of the European Ariane 6 programme, we chose a development and industrialisation ap- proach that strikes a balance between our heritage and the needed innovative green fields approach. This led to two key decisions to optimise the logistics and the assembly line. For the produc- tion, we picked a location that allows transport of the huge VUAB structure by water, thanks to a direct connection to a seaport. Secondly, the facility is designed to enable the integration of supply chain machining facilities, which will be co- located as a shop-in-shop.”
The new site has a direct connection to the Rotterdam seaport, enabling safe and rapid transport of the large VUAB structure (5.4m diameter, 5.2m high) to ArianeGroup in Les Mureaux, France, for final assembly with the Ariane 6 launcher.
The VITF engine frame will be transport- ed to Bremen by road. Final stop for both engine frames is the European launch site Kourou in French Guyana.
For production of space technology and officially opened by Dutch Prime Minister Rutte
Industry 4.0
As part of the green field approach, a state-of-the-art assembly facility – meas- uring 5000 m2 and 18 metres of height – was built at a 3-minute drive from the Airbus site in Leiden. The factory is equipped with ‘Industry 4.0’ robotisation and automation capabilities, in order to be prepared for production rates up to 24 engine frames (12 VUAB’s and 12 VITF’s) per year. Thanks to Airbus Commercial, the Dutch team had access to the latest knowledge about industrialisation and modern production technology (e.g. for aircraft structures similar to the VUAB).
Close cooperation with Airbus compa- nies in France and Germany gave insight in the latest manufacturing and assem- bly technologies.
“The starting point of the industrialisa- tion approach was the decision to have engineering and production go hand-in- hand, because during the development phase, production drives the design, whereas during production, engineering is fully involved to safeguard production continuity, improvement and rapid deci- sion-making in the case of deviations”, Schippers explains.
Second key element of the industrialisa- tion is the handling and assembly jig &
tool concept. Schippers: “Traditionally, jigs and tools are designed as rigid and fixed-placed elements. As this approach has proven to be inefficient, for Ariane 6 the jig/tool concept is based on a flow process. An exo-skeleton principle is applied consisting of modular elements that are positioned on generic base frames, which are not fixed rigidly into the floor, hence allowing standardisa- tion and flexibility in the facility. This drastically reduces the need for internal transport, eliminates the need to apply personnel working platforms around the product and reduces risk of damaging products when handling jig elements.”
Third element of the industrialisation ap- proach Airbus Netherlands applied is the implementation of smart manufacturing and assembly principles. For the Ariane 6 VUAB and VITF assignment, this includes factory automation, implementation of a paperless factory, the application of lean flow principles and the principle of pro- duction pull for all assembly, integration and verification processes.
On a product level, the most significant improvements are maximising the use of integrally machined elements and removing expensive forged rings in order to reduce the number of parts and the associated labour-intensive production, logistics and assembly activities. Schip- pers: “This led to including new produc- tion methods like peen forming of com- plex shaped aluminium panels, enabling to go down from 2000 parts in a structure to a few dozen through machining.”
“Within 10 months, our state-of-the- art assembly facility has been built and equipped with all these innovative solutions,” says Schippers, “The official opening is the crowning glory of a huge team effort. An effort which illustrates the clear mind-set to produce the new Ariane 6 engine frames in the most cost- and time-efficient way. The smart factory is now fully ready to fulfil its chal- lenging task.”
Top: Prime Minister Rutte performs the official opening of the Airbus DS NL pro- duction facility. Middle: The line-up of Airbus and ArianeGroup management with PM Rutte with (from left to right) Ni- colas Chamussy, Alain Charmeau, Prime Minister Mark Rutte, Arnaud de Jong and Dirk Hoke. Bottom: Vega interstage 1/2 with robot.
A Forum for Friendship in a Summer of Space
Omar Saal
The International Space University’s Space Studies Program is no stranger to the pages of Ruimtevaart. The nine week summer program centred around outer space has been described in detail by previous articles. Thanks to a hard-working Local Organising Committee, the recently concluded 31st SSP was hosted in cooperation with the Nether- lands Space Office, Delft University of Technology, Leiden University, and the European Space Agency’s Research and Technology Centre (ESA-ESTEC). Though the program itself has come to an end, the friendships that were formed during the summer have now taken on a life of their own.
Picture of The Netherlands made by NASA astronaut Ron Garan used for ISU SSP18 promotion. [NASA]
Nights of Culture
In summer 2018, a university building in Delft, typically empty in the summer months, is unusually lively. Laughter, chatter, and a contagious energy fills its walls, as an excited crowd of people en- gage with a presentation. This presenta- tion is far from your average promotional power point, but filled with images of scenic destinations, traditional clothing, and trivia-like quizzes. There are multiple presentations with different presenters, yet each one adds to the collective ambi- ance of the space, and a sense of solida- rity amongst the building’s guests.
Such a scene describes the vibrant
‘Culture Nights’ that were staple to the 2018 edition of the Space Studies Pro- gram (SSP18) of the International Space University (ISU). These Culture Nights were formative because they helped the program’s 135 international participants learn more about one another. With over 34 nationalities represented, participants got the opportunity to share a glimpse into their home-countries with their fel- low peers each week. This often meant an exchange of dancing, music, language learning, and food-tasting after a long week of space-focused workshops and lectures.
An International Approach
Reading about Culture Nights here may sound out of place, especially in the con- text of an academic program dedicated to outer space studies. However, these
nights highlight the cultural diversity of the participating individuals, including the variety of educational and profes- sional backgrounds of those present.
For example, at SSP18, you could ea- sily stumble across satellite engineers, lawyers, rocket scientists, psychologists, architects, economists, artists, medical professionals, air force pilots, students of all these fields, and more, all together with a shared passion for space.
The global mixture of the participants is no coincidence. Instead, it is the result of the 3 ‘I’s that are central to ISU and its teaching philosophy i.e. ‘Intercultural’,
‘Interdisciplinary’, and ‘International’.
This year’s program was no exception, as SSP18 truly was a melting pot. In fact, the celebration of diversity amongst the par- ticipants is a testament to the global na- ture of the space sector as a whole. Many of the most innovative space-related projects, whether that be the Internatio- nal Space Station, the Rosetta spacecraft, or the United Nations Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, could not have been achieved without the collabo- ration of different countries.
SSP18 was fortunate to be hosted in the Netherlands for nine weeks. Though small in size, the country packs a punch when it comes to space affairs, with it being the home to a myriad of small, medium, and large space companies. Amongst this setting, SSP participants experienced what can only be described as a fitness boot camp for space enthusiasts. Hence,
though nine weeks sounds like a long time, lectures, exams, workshops, excur- sions, group projects and social activities makes time move much faster (especially when hours spent asleep are considerably reduced).
Fostering Friendships
Just as the time was accelerated, so were the connections between the 2018 class.
Most participants began as strangers, at the very most as acquaintances when they arrived for registration on the first day in June. Individuals coming from different places, with different life experiences, and in different stages of life; some of us were seasoned professionals looking for a new challenge, whilst others were inexperi- enced but bright-eyed students with fresh ideas. Regardless of which category we fell into, we were all excited to be amongst an environment of like-minded people.
Whether our participation was initially dri- ven by the opportunity to fill knowledge gaps or as a way to branch into a new sector and network, in the end, many of us could not understand how we had lived without knowing one another up until now. This feeling was only intensified by the thrilling activities we were participa- ting in. Highlights included watching the Hubble Telescope Movie at Omniversum after hearing from astronaut Jeff Hoffman himself, operating a rover analogue mis- sion, and the unprecedented access to ESA facilities in Europe like ESTEC and the European Astronaut Centre. Many of Full Class of 2018 at the library of the Delft University of Technology [ISU]
these activities would not have been pos- sible without the dedication of the Local Organising Committee.
Challenges of Diversity
It can be said that the space sector is me- aningful because it is international. One look at almost any corner of the globe and it is easy to be inspired by the likes of SpaceX’s reusable launch systems in North America, ISRO’s PSLV-C37 launch vehicle from India, which successfully deployed 104 small satellites or China’s ambitious Tiangong space station to name a few examples. Nevertheless, much like how nationalistic interests can challenge international collaboration in space, so did the cultural diversity amongst SSP participants.
It would be naïve to expect 135 different people to work together without disagree-
SSP18 Team Project Final Report Covers [ISU] Astronaut Jeff Hoffman at NVR sponsored event in Omniversum [ISU].
ments and misunderstandings. One pro- ject which illustrates this challenge was the task of constructing a giant Rube Goldberg machine. For those unfamiliar with the concept, a Rube Goldberg machine is an overcomplicated construction of random pieces of hardware that is purposefully designed to perform a simple task. Though originally divided into smaller groups, complications still arose with how to best design the machine, and how to efficiently build it during our busy schedule; this pro- ject occurred simultaneously with the first three weeks of academic lectures before a final exam.
Even sharing ideas could at times lead to misunderstandings between participants.
An example of this is the headshaking ge- sture that is known in Western-Europe as a sign of disapproval. However, this same gesture indicates the opposite and is a po-
sitive sign of affirmation in parts of India.
Moreover, deciding on project manage- ment leaders was also sometimes a source of tension because certain participants felt very strongly about everyone exercising their right to vote. Others on the other hand, were less interested in voting for project leaders and more concerned about how to divide the work.
However, it was in overcoming those more tense moments that people truly bonded during the SSP. Each of us learned to have more patience with one another. As a result, we came to better understand the different cultural values we all possess, and the good intentions behind our actions.
Doing so culminated in four successful team projects each comprising of a visually intensive executive summary brochure, a 120 page report, and a 1.5 hour presenta- tion that focused on 1 of 4 space-related
Stichting
Space Professionals Foundation
The Local Organising Committee was responsible for many of the stand out activities we experienced during the SSP. The Organising Committee’s members are also engaged with the Stichting Space Professionals Foundation (SSPF). This foundation helps fund the space education of (aspiring) space professionals. This year the SSPF helped support a record number of 14 NL-based participants with a portion of their tuition fees. What was special is that receiving SSPF support was not dependent on possessing Dutch nationality. Therefore, the Dutch delegation at SSP18 was a diverse group of talented individuals from various countries, who live in the Netherlands. The SSPF continues to fund promising future applicants, so all those interested in obtaining co-funding for SSP19 or other programs should not hesitate to learn more from their website: www.sspf.nl/welcome.
html. SSP19 will take place from 24 June to 23 August in Strasbourg, France. For more information, follow this link:
www.isunet.edu/about/space-studies-program/current-ssp/265.
The SSPF & NL participants. [Deepika Jeyakodi]
topics – power generation on the moon to withstand chilling lunar nights; eco- designing space debris removal solutions;
creating small satellite constellations for more accurate weather forecasting; or in- corporating space applications as a means of promoting climate change adaptation measures.
At first it was hard to imagine it would be possible to harmonise all our ideas into cohesive projects. During moments of stress, we could sometimes lose sight of the privileged position we were in as SSP participants. Especially, when langu- age barriers and alternative working styles made collaboration particularly difficult. In reflecting on the process afterwards, you really do get the sense that you benefited from working with people from all over the world, not just like buzz words that are commonly advertised in most job Astronaut Jeff Hoffman at NVR sponsored event in Omniversum [ISU].
vacancies today. Considering the time constraints and initial communication difficulties, there really was the feeling of accomplishment when we all realised that together we managed to overcome the challenges; this is the foundation for lasting connections.
Lasting Connections
The connections we have gained over the summer are truly bonds that can endure our return to different homes across the globe. Though we are unlikely to ever all be in the same place at once again, aspects of our summer continue to thrive. Whether that be an online group dedicated to space- themed memes and quotes or reuniting at the 69th International Astronautical Congress in Bremen to support the SSP18 alumni presenting papers.
Though precious, the friendships produced
at SSP18 are not isolated. Instead, they join a legacy of summer programs stretching back 31 years. With three decades worth of space bonanza comes an enthusiastic alumni network that we are now a part of, and which embraces us. Here, the achieve- ments of past members mix with the pro- mise of present ones, ultimately laying the foundation for future friendships because one summer program connected a collec- tion of enthusiastic strangers. Ask any one of the SSP participants, and you will surely hear that each individual left with far more than when they first arrived.
More information
A space adventure in Israel, SSP2016, K.k Kumar, Ruimtevaart 1, 2017.
A Sizzling Summer of Space, ISU SSP 2018 in the Netherlands, G. Blaauw, Ruimtevaart 3, 2017.
ISU Achievements after 30 years of operations, W. Peters, Ruimtevaart 4, 2017.
Dossier: 35 jaar IRAS
Op 25 januari 1983 werd de IRAS satelliet gelanceerd. Het was de eerste satelliet die de hemel in infrarood in kaart bracht. Na de Astronomische Neder- landse Satelliet (ANS), was dit voor Nederland de tweede satelliet waarmee de kennis en ervaring van de Nederlandse bedrijven en instituten verder werd uitgebouwd. Hiermee werd de
Nederlandse rol in de ruimtevaart verder versterkt en werd de basis gelegd voor het huidige Neder- landse ruimtevaartlandschap.
Peter Batenburg
Illustratie van de IRAS in een baan om de aarde. Vergelijking van de eerste Nederlandse satelliet ANS met de IRAS.
Ter ere van het 35 jarig jubileum van de IRAS missie hebben
het Nationaal Ruimte- vaart Museum (NRM) en
de NVR op 26 mei 2018
een symposium geor-
ganiseerd. Tijdens het
symposium vertelden
meerdere betrokkenen
van het IRAS project
hun verhaal over IRAS; hun
persoonlijke ervaringen, hoe het
destijds ging en wat voor bijzondere
gebeurtenissen er hebben plaatsgevonden. In dit
dossier over de IRAS ligt daarom de nadruk op de
persoonlijke verhalen en wat de auteurs als meest
bijzondere resultaten van de IRAS missie zien. Voor meer informatie verwijzen wij onze lezers graag naar ons archief. In editie van het blad Ruimtevaart in juni 1983 is er nog veel meer informatie te vin- den over de IRAS missie.
In dit dossier komen aan het woord: Reinder van Duinen, de toenmalig co-chairman van het Joint IRAS Science Team, over hoe de missie tot stand kwam; Ad Vialle, IRAS Satelliet Integratie-, Test- &
Lanceermanager, over het samenwerken met de Amerikanen en de Britten, en de bijzonderheden bij het klaarmaken van de satelliet voor de lance- ring; Frits Teule, lid van het Dutch IRAS Spacecraft Operations Team, over de spanning van de lance- ring en hoe het in operations niet altijd loopt zoals gepland; en tot slot Paul Wesselius van SRON over de wetenschappelijk resultaten die de IRAS heeft voortgebracht.
De IRAS missie en hoe het allemaal begon
Reinder van Duinen, Ruimte onderzoek Groningen (1968-1982) co-chairman van het Joint IRAS Science Team
De eerste verkenningen van de toepassing van ruimte- vaart in de astronomie waren in het Ultraviolet en in het Röntgen gebied. Deze kortgolvige elektromagnetische straling, die niet door de aardse atmosfeer heen kan komen, leek in die beginjaren voor astronomen heel belangrijk te kunnen worden, en dat is natuurlijk uitge- komen. De heetste objecten in het heelal, waaronder supernova resten en hete sterren stralen immers in die golflengte gebieden. De eerste Nederlandse Astronomi- sche Satelliet, de ANS, gelanceerd in 1974, was een satel- liet met aan boord instrumenten voor die golflengten.
Al rond 1972, nog tijdens de ontwikkeling van de ANS (gelanceerd in 1974), kwam de vraag op: wat doen we na ANS? Er waren ideeën genoeg; na een stevige competitie ging de voorkeur van de KNAW (Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen) Commissie voor Geofy-
sica en Ruimteonderzoek (GROC) uit naar een volgende nationale satelliet die warmtestraling – Infrarood – zou gaan meten. Het was in die tijd bij lange na niet zeker dat de Nederlandse overheid na de ANS opnieuw bereid zou zijn voor een dure onderneming als een nationale satelliet middelen beschikbaar te stellen. In tegendeel, de politiek vond het na die eerste nationale satelliet eigenlijk wel genoeg. Maar de industrie met in de slipstream daarvan de Nederlandse ruimteonderzoekers, vond een voortzet- ting van een nationaal programma na de ANS van groot belang. Er was met de ANS weliswaar een mooi meester- stuk afgeleverd op grond waarvan de Nederlandse indus- trie (vooral Fokker en Philips) in Europa een plaats aan de ruimtevaart tafel konden claimen, maar echt overtuigend zou die positie pas zijn als daar nog een tweede missie achteraan zou komen.
Infrarood astronomie – waarom en hoe kwam IRAS tot stand?
De astronomen verwachtten van waarnemingen in het infrarood veel nieuwe inzichten te krijgen. Vooral stervor- ming uit moleculaire wolken van gas en stof zou kunnen worden bestudeerd, en misschien zouden we meer te weten kunnen komen over planeetvorming rond sterren zoals de zon. Ook werd verwacht en gehoopt dat andere melkwegstelsels wellicht verrassingen zouden kunnen geven. Tot nu toe was immers steeds gebleken dat het uit- breiden van astronomische waarnemingsmogelijkheden met een nieuw golflengtegebied nieuwe mogelijkheden en inzichten gaf. Denk aan de ontdekkingen in de radio- astronomie, in het Röntgen gebied, Gamma straling en UV. de verwachtingen rond dat nieuwe infrarood gebied zijn ruimschoots uitgekomen zoals uit het verhaal van Paul Wesselius zal blijken. Het succes van IRAS leidde in de volgende decennia tot een hele serie opvolgers, zoals ISO, COBE, Spitzer, Planck- Herschel. In totaal is er voor een paar miljard dollar aan deze faciliteiten besteed na IRAS.
In Groningen werd rond 1972 geëxperimenteerd met infrarood detectoren onder stratosfeerballonnen. In Amerika waren raketten gelanceerd met infrarood sen- soren en was er vanaf de grond in het nabije infrarood (2,2 micrometer golflengte) een eerste hemelkaart gemaakt. Onze – achteraf veel te voorzichtige – plan- nen betroffen een kleine 25 cm telescoop met helium gekoelde detectoren in een Scout gelanceerde ca 130 kg wegende satelliet – ANS B genoemd – die in enkele weken in een zon-synchrone baan een hemelkaart zou
maken bij 100 μm golflengte. Maar die plannen werden gauw begraven toen ons duidelijk werd dat men in Amerika bij NASA veel ambitieuzere plannen had. Twee concurrerende consortia van onderzoekers waren daar begonnen met voorstudies die onze plannen achterhaald en daarmee kansloos maakten. Het ging daarbij om aanzienlijk grotere telescopen die daardoor veel gevoe- liger zouden zijn en waarmee zwakkere bronnen konden worden gevonden. Telescopen die bovendien tot een paar graden Kelvin zouden worden gekoeld, waarmee de storende eigen warmtestraling van de telescoop zou worden onderdrukt. Hoewel die plannen nog wel pasten binnen het zogenoemde Explorer programma van NASA waren ze duidelijk van een andere orde dan de onze. Wij in Groningen kenden de firma Ball Brothers in Boulder, Colorado; zij hadden het centrale instrument in ANS, de UV telescoop, ontworpen en gebouwd. Toen wij daar eens kwamen praten over mogelijkheden voor een Infra- rood missie bleek al snel dat ze betrokken waren bij de ontwikkeling van plannen en van technologie op dat ge- bied. Dick Herring van Ball was bereid een paar maanden naar Nederland te komen om onze ideeën naar een hoger plan te tillen. Intussen was de industrie er in geslaagd bij het Ministerie van Economische Zaken sympathie te ver- werven voor een tweede satelliet maar duidelijk was dat het zou moeten gaan om een veel ambitieuzer project en dat het alleen al om financiële redenen een internationale samenwerking moest worden met meerdere partijen.
Na voorbereidende contacten met NASA kregen wij de gelegenheid onze ideeën in Washington te presenteren De BIRAP gondel van de Werkgroep Fotometrie van de Rijksuniver-
siteit Groningen op een vorkheftruck, in Palestine, Texas in 1976.
De kartonnen crashpads dienen om de klappen bij de landing op te vangen. De auteur staat op de gondel.
IRAS, dwarsdoorsnede van het dewar systeem met de telescoop.
onder anderen aan de beide groepen astronomen die be- zig waren met het ontwikkelen van voorstellen voor een Infrarood missie. Onze presentatie werd met de nodige kritiek ontvangen. Het voorstel om onboard processing van de data te doen was bijvoorbeeld onacceptabel, “We want every bit down” was het commentaar, en achteraf hadden ze daar een heel goed punt. Problemen waren er ook om NASA zo ver te krijgen dat de gebruikelijke aanpak met een competitie tussen voorstellen van groe- pen van astronomen zou worden vervangen door een gedirigeerde vorm van samenwerking en taakverde- ling met Nederland. De oorspronkelijk concurrerende groepen onderzoekers werden bij elkaar gevoegd. Deze bewegingen vereisten het uiterste van de diplomatieke gaven van mensen zoals Jan Borgman (destijds voorzit- ter van het college van bestuur van de RU Groningen en mijn voorganger bij het Ruimteonderzoek) en Peter Linssen (Directeur van het NIVR) en gaven aanleiding tot soms heftige meningsverschillen aan de Amerikaanse kant tussen NASA enerzijds, die om allerlei redenen een voortzetting van de bilaterale samenwerking met Neder- land nuttig achtte, en anderzijds de astronomen, die de samenwerking met die Nederlanders maar een onnodige complicatie vonden. Intussen had ik zelf in 1975 met mijn gezin een half jaar in Pasadena (Californië) doorgebracht in de groep van Gerry Neugebauer van Caltech om de plannen verder te ontwikkelen. Het was duidelijk dat er naast het NIVR in Nederland en NASA in de US nog een derde partij nodig zou zijn om binnen redelijke budget- taire grenzen te blijven en dat werd de SERC in de UK
die door ons werden overtuigd van het belang om aan IRAS mee te doen. Aldus kwamen de contouren van het IRAS project er uiteindelijk zo uit te zien: Nederland zou de satelliet met alle systemen nodig voor standregeling, energievoorziening, constructie, warmtehuishouding en communicatie leveren. NASA zou de ontwikkeling en bouw van de telescoop met het surveyinstrument en de lancering voor haar rekening nemen en de finale catalo- gus leveren. De UK zou de operaties voor haar rekening nemen en de Ruimteonderzoek groep in Groningen zou met financiering door de GROC een eigen instrument leveren: het Dutch Additional Experiment (DAX).
Intussen werden in Groningen maar ook in de UK (door de groep van professor Jennings, University College London) en in de USA gewerkt met Infrarood waarnemingen uit ballonnen, hoogvliegende vliegtuigen en sounding roc- kets. Samenwerken in IRAS en concurreren daar buiten was nuttig om iedereen scherp te houden. In Groningen werd het Ballon Infrarood Platform (BIRAP) ontwikkeld, met een 60 cm telescoop en helium gekoelde detectoren.
Omdat de telescoop zelf warmtestraling afgeeft moest met een trillende secundaire spiegel een wisselend sig- naal worden opgewekt. De telescoop werd gericht met een richtsysteem dat door dezelfde Ball Brothers (zie hierboven) was geleverd. De waarneemvluchten onder een stratosfeer ballon op ca 15 km hoogte duurden enkele uren. Veel kon er mis gaan en dat gebeurde dan ook, maar af en toe hadden we geluk en werden er bruikbare waar- nemingen gedaan tijdens campagnes naar Texas en Zuid Frankrijk. Tijdens de ontwikkeling en de bouw van IRAS kwamen op die wijze de eerste ideeën over mogelijke waarnemingen naast de survey tot stand.
De IRAS Missie
De primaire missie van IRAS werd het maken van een algemene hemelkaart in vier golflengte banden in het Infrarood gebied met de best haalbare gevoeligheid en een grote zekerheid dat de waargenomen bronnen ook daadwerkelijk aan de hemel stonden en niet het gevolg waren van incidentele storingen of ruimtepuin. Gekozen werd voor een telescoop van 60 cm diameter, gemaakt van Beryllium en gekoeld met superfluïde helium met een temperatuur van 1,8 K (271 °C onder nul). De detectoren werden gekozen passend bij de vier gekozen banden rond 12, 25, 60 en 100 μm. In het detectorvlak zou een (infrarood) bron twee maal vlak na elkaar door twee ver- schillende detectoren in elke band worden ‘gezien’. Naast de IR detectoren waren er in het detectorvlak ‘zichtbaar licht’ detectoren opgenomen. Met deze zouden zichtbare sterren worden gedetecteerd zodat de reconstructie van de positie van IR bronnen aan de hemel mogelijk werd.
In beginsel zou de kijkrichting van IRAS na elke baan om de Aarde het halve brandvlak ‘opschuiven’, waardoor er naast de eerder genoemde ‘seconden bevestiging’ ook een ‘uren bevestiging’ kon plaats vinden. En als het zou lukken de levensduur tot langer dan een half jaar te rek- ken, dan zou IRAS dezelfde gebieden aan de hemel nog Een schets van het brandvlak van de telescoop met daarin getekend
de detectoren achter filters voor de vier golflengtegebieden. Enkele (in het zwart getekende) detectoren waren voor de lancering on- bruikbaar geworden. Rechts is het Dutch Additional Experiment getekend: LRS is de Low Resolution Spectrometer, en CPC het Chopped Photometric Channel.
eens ‘zien’ en bronnen ook na maanden opnieuw kunnen bevestigen, zoals uiteindelijk ook is gebeurd. Van groot belang bij het gekozen concept was dat de zon nooit en te nimmer ook maar in de buurt van de telescoop zou mogen komen. Immers de instraling van de zon zou de telescoop opwarmen en de Helium voorraad snel opge- bruiken. Vandaar het grote zonnescherm aan de voorkant van IRAS, bedoeld om ook strooistraling zoveel mogelijk uit de telescoop te houden. Een soortgelijke eis gold voor de Aarde. Een beetje instraling van de Aarde zou de telescoop opwarmen en moest worden vermeden.
Deze bijzondere eisen vormden een grote uitdaging voor de ontwikkeling van het standregelsysteem van IRAS.
Uiteraard moest door testen worden aangetoond dat het standregelsyseem daadwerkelijk aan die eisen voldeed, een onderwerp waar Ad Vialle verderop in deze reeks nog uitgebreid op terug komt.
Ook de telescoop en het koelsysteem vormden een uitdaging. Stelt u zich voor: een torusvormig vat met 72 kg vloeibaar Helium met daarbinnen een kwetsbare telescoop met detectoren die moesten blijven werken bij extreem lage temperatuur en bij de geringste invloed van statische elektriciteit kapot gingen. En dat geheel moest afgesloten worden door een (eveneens gekoelde) deksel om te voorkomen dat op de grond allerlei atmosferische
gassen op de cryogeen gekoelde spiegel zouden vastvrie- zen. Dat deksel moest na de lancering en na uitgassen van de satelliet, worden afgeworpen. Tijdens de vlucht moest er zo weinig mogelijk warmte van satellietsys- temen en van de zon tot dat vat met vloeibare Helium kunnen doordringen om de levensduur van de koeling zo lang als mogelijk te houden. Het binnenste Helium vat zat daarom met kunststof ‘straps’ vast aan de buitenkant.
Maar die dunne straps moesten wel de lancering kunnen doorstaan en stabiel genoeg zijn om geen afwijkingen in de kijkrichting te geven. Geen wonder dat de ontwikke- ling van IRAS veel hoofdbrekens heeft gekost en dat er vooral door kritische astronomen veel vragen werden gesteld. Diezelfde astronomen (en dan gaat het vooral om de Amerikaanse leden van het Joint Science Team) hebben echter vlak voor de missie het IRAS project gered door kort voor de lancering eigenhandig de hele detector array over te bouwen met andere – minder kwetsbare – voorversterkers. Daarbij moesten alle regels voor ‘space qualified procurement” overboord worden gezet, iets waartoe het NASA hoofdkwartier aanvankelijk niet bereid was. Maar uiteindelijk werd de druk te groot toen meer dan de helft van de detectoren was uitgevallen doordat de MOSFETS in de voorversterkers het hadden begeven.
NASA gaf toe dat een noodoplossing noodzakelijk was en de MOSFET voorversterkers werden vervangen door voorversterkers met JFET’s van, als ik me goed herinner,
$ 0,35 per stuk, gebouwd in het lab (de garage) van Frank Low in Tucson, Arizona. Deze ingreep ging in tegen alle standaarden en procedures maar was karakteristiek voor de grote en buitengewoon nuttige invloed van astrono- men met gedegen kennis van instrumentatie op het IRAS project.
Naast het survey instrument zat er achter het brandvlak van de telescoop nog een tweede instrument (DAX). Met dit instrument zouden naast het hoofddoel – de survey – extra waarnemingen worden gedaan. Er werd gekozen voor twee onderdelen, een spectrometer waarmee de golflengteverdeling van infraroodstraling kon worden gemeten, en een fotometer, bedoeld om gedetailleerde kaartjes te kunnen maken van geselecteerde gebiedjes aan de hemel. De spectrometer moest worden voorzien van prisma’s gemaakt van grote zoutkristallen. De toe- voeging van die spectrometer kwam er vooral op aan- dringen van de kortgeleden overleden astronoom Stuart Pottasch. Van hem kwam de gedachte dat de fysica achter infraroodbronnen alleen met een spectrometer zou kunnen worden begrepen en dat is achteraf helemaal uitgekomen! Het gehele DAX instrument werd in Gronin- gen met hulp van TNO/TPD in Delft ontwikkeld, gebouwd en getest.
Voor het standregelsysteem betekende de toevoeging van DAX dat behalve de scans in de survey mode, de sa- telliet ook voor langere tijd op een gebiedje aan de hemel moest kunnen worden gericht. Van deze pointing mode kon gebruik worden gemaakt in de tijd die niet voor de survey nodig was.
BIRAP hangend aan het lanceervoertuig Tiny Tim vlak voor de ‘lan- cering’ van de gondel onder een stratosfeer ballon. Die ballon stijgt tot ca 15 km en komt daarmee boven de waterdamp in de atmos- feer. De goudkleurige dewar achter de 60 cm telescoop bevat vloe- ibaar Helium voor de koeling van de detectoren.
IRAS Satelliet Systeem Integratie-, Test- & Lanceeroperaties
Ir. A.J. Vialle, namens het Industrieel Consortium IRAS Satelliet Integratie-, Test- & Lanceermanager
Het IRAS project was een samenwerkingsproject van de Verenigde Staten, Nederland en Engeland, met onder- staande werkverdeling:
• Verenigde Staten: Telescoop Systeem (gekoelde tele- scoop met hoofdinstrument), verwerking satellietgege- vens en lancering;
• Nederland: “Spacecraft”, additioneel instrument (DAX), samenbouwen en testen van de complete satelliet, missie-analyse, assistentie voorbereidingsoperaties;
• Engeland: Satelliet-operaties en voorlopige gegevens- verwerking.
ICIRAS, het industrieel consortium van Fokker en Hol- landse Signaalapparaten, ondersteund door het NLR, was eindverantwoordelijk voor de satellietintegratie en tests. IRAS bestond uit een “Spacecraft” (S/C) met erop geplaatst het “Telescoop Systeem” (TSY), dat tezamen met het “Dutch Additional eXperiment” (DAX) als Infra Rood eXperiment (IRX) werd aangeduid.
“Hoe gaan we die verantwoordelijkheid waarmaken?”
Vragen die van groot belang waren voor de integratie, tests en lanceeroperaties waren: wat zijn de eigenschap- pen van IRAS in termen van afmeting, gewicht en andere fysieke kenmerken? Hoe delen we de satelliet-integratie en testplanning in? Welke ruimte-simulatietesten moeten we uitvoeren en waar doen we dat? Hoe kunnen we de satelliet functioneel testen, welke faciliteiten zijn daarvoor nodig en hoe organiseren we ons hiervoor?
Er was heel veel informatie uit te wisselen, zowel wat be- treft management als technisch inhoudelijk. Vanaf het be- gin van het IRAS project kwamen daarvoor alle disciplines elke zes weken één week bij elkaar, afwisselend in Europa en de VS. De gretigheid waarmee de samenwerking werd aangepakt was niet alleen in het werk voelbaar, maar ook bij “social events”. Ontspanning leverde extra tijd voor teambuilding en informatie-uitwisseling. In Volendam klommen we in de mast van het zeilschip de “Charlotte Rhodes”. Bij “Joint Meetings” in de VS had onze Neder- landse Project Manager Willem de Leeuw een verrassing en primeur: de “IRAS stropdas”. Door een gebroken fles jenever in zijn koffer zijn deze stropdassen met een echt Hollands extraatje aangeboden. De ontwikkeling van een goede samenwerking liep daardoor gesmeerd.
De filosofie en het programma voor de tests van de sa-
telliet werden bewaakt door een “Joint Integration and Test Working Group”, kortweg JINTWG, geïnstalleerd in juni 1979 en functioneel tot de levering van de IRX aan het Industrieel Consortium IRAS (ICIRAS). Daarna was voorbereiding en uitvoering van integratie en tests aan de mensen die de daadwerkelijke integratie en tests deden, de zogenaamde INT-organisatie.
Fokker concentreerde zich op alle ruimte-simulatietesten en mechanische integratie op S/C- en Satelliet-niveau, Hol- landse Signaalapparaten (HSA) en NLR op de elektrisch systeem- en standregeltesten met respectievelijk een Elektrisch Model en een Standregelmodel. De ontwikke- lingstesten op S/C en IRX zijn uitgevoerd met “dummies”
voor het ontbrekende satellietdeel. Ball Aerospace, onze voorstudie-partner, werd onze Amerikaanse industriële partner net voordat wij in NL de S/C Preliminary Design Review (PDR) hielden. Met Ball heb ik daarbij afgesproken dat ik voor de goede afstemming en integrale aanpak van de integratie en tests (I&T) in maart 1978 hun complete PDR-voorbereiding zou meemaken. Dit zorgde voor een maximale uitwisseling van kennis; interface-management in een notendop. Ongeveer een jaar voor we met het ge- integreerde I&T team in Nederland begonnen hebben we Harold Carrington (Fokker) en Frits Buesink (HSA) bij Ball gedetacheerd als liaison engineers, om maximale com- municatie te bevorderen.
De gecentraliseerde systeembenadering is bepalend ge- weest in de ontwikkeling van de elektrisch systeemtesten (E-test) en was een belangrijk fundament voor “ground check-out” en “mission operations”.
Satelliet-testprogramma
Het Satelliet-testprogramma bestond in belangrijke mate uit elektrisch systeemtesten, die de complete “perfor- mance” van het systeem verifieerden onder omstandig- heden die operationeel (tijdens lanceren en in de ruimte) voorkomen. Op het Elektrisch Model (EM) zijn de “Flight Acceptance tests” voor S/C en Satelliet ontwikkeld en het Standregelmodel (Attitude Control Model – ACM) completeerde de ontbrekende standregelingproeven.
Het EM was een compleet elektrisch-representatief Sa- tellietmodel, vanwege de aanwezige simulatie van het infrarood-experiment door EM-IRG en TSY-EM, respec- tievelijk de “warme” elektronica van het Groningse en het Amerikaanse experiment.
Doel van de EM-testen was het ontwikkelen van de grond- testapparatuur en het completeren van op de standre- geling gerichte ontwikkelingstesten. Voor de volledige werking van het systeem was stimulatie nodig van stand- regelsensoren in de EM-configuratie. De samenwerking van het power subsysteem en zonnepaneel werd geverifi- eerd. De in de lanceerconfiguratie noodzakelijke “battery servicing” en Satelliet-operatie via een 400 meter lange kabelverbinding (de z.g. “Umbilical”) werd ook getest.
Bij de testen op S/C- en Satelliet-niveau speelde de herpro- grammeerbare “On Board Computer” (OBC) met toegang tot alle gegevens en “housekeeping data” een centrale rol.
De standregeling van IRAS is beproefd met computersi- mulaties in een drie-assig mathematisch model, waarin alle mogelijke “regel-loops” en standregel-invloeden waren meegenomen. De dynamische testen op het standregelsysteem, om het correct functioneren van de gecombineerde hardware en software te verifiëren, zijn uitgevoerd in één-assige testen op een luchtlager-tafel.
Voor elke elektronica-doos was er een reserve. Opge- spoorde fouten in de elektronica konden snel worden opgelost door het EM als “testbed” te gebruiken, terwijl de integratie voortging met een reserve exemplaar.
Op de Flight S/C is bij ESTEC een thermisch vacuümtest uitgevoerd. Deze test verifieerde de prestaties van de
satelliet in vacuüm, bij temperaturen 10° extremer dan verwacht. Twee complete elektrische testen werden uitgevoerd op maximumtemperatuur, drie op minimum- temperatuur en drie bij overgangen tussen deze tempe- ratuurextremen, allen met de Satelliet actief opererend.
De Attitude Control System Phasing test stelde zeker dat de reactie van het systeem op een prikkel van buiten in de goede richting was. De S/C is hiervoor, tijdens drie één-assige testen, opgehangen aan een luchtlager voor wrijvingsloze rotatie. De standregelsensoren werden hier- bij fysiek gestimuleerd.
IRAS was in 1981 de grootste satelliet die in Europa, bij Fokker en ESTEC, ooit was getest. De transporten van de complete satellietconfiguratie waren bijna projecten op zich. Voordat de IRX met een C5 – een groot militair transportvliegtuig – volgestouwd met elektrische en cryo- gene test- en onderhoudsapparatuur op Schiphol Oost aankwam (vrijwel op de stoep van onze test- en integratie- gebouwen), waren de ontwikkelingstesten op een “Cryo- genic Development Model” uitgevoerd bij Ball in Boulder, Colorado. Uit kostenoverwegingen is dit model tevens het Qualification Model en uiteindelijk ook het Flight Model geworden. Het “S/C Structureel Model” werd beschikbaar gesteld aan Ball om hun vibratietest te kunnen uitvoeren.
De keuze om slechts een enkel IRX-model te hebben voor Het Aperture Cover “deksel”.
IRAS Vibratietest bij Estec.
IRAS Thermal Balance test bij JPL.
alle mechanische, elektrische, cryogene en instrument- elektronica disciplines leidde tot de continue noodzaak keuzes te maken wie wanneer zijn uitgebreide testappa- ratuur op de satelliet mocht aansluiten. Dit heeft van de INT-organisatie grote creativiteit in planning gevraagd.
Een belangrijke eenmalige test was het afwerpen van het Aperture Cover, het telescoopdeksel, in vacuüm. Dit dek- sel was tijdens de lancering nodig om de telescoop koel en schoon te houden, maar het was natuurlijk cruciaal dat het eenmaal in de ruimte goed kon worden afgeworpen. Na de geslaagde afwerptest werd de Telescope System In- strument Assembly (TSIA) verwijderd uit het dewarvat en geheel gedemonteerd. Na re-assemblage van de TSIA kon inbouw in het inmiddels ook grondig gewijzigde dewarvat plaatsvinden.
Murphy
Toen al voor lancering de Focal Plane Array detectoren in band 2 waren uitgevallen, bleek reparatie niet moge- lijk zonder het gehele project op het spel te zetten. De resulterende degradatie van de missie werd in juni 1982 geaccepteerd door de JIPEG (Joint IRAS Project Executive Group). Echter, diezelfde dag kreeg een van de astrono- men in een Engelse pub het idee om door een modificatie in de warme elektronica buiten het koelvat (omkering
van de band 2 bias voltage) de band 2A detectoren weer levend te krijgen. Het bierviltje met het plan heb ik meege- nomen naar JPL en besproken met Klaas Wildeman. Het plan werkte perfect: drie weken later was het focal plane compleet werkend en was een 100% missie weer mogelijk.
Planning
In april 1980 was er een op halve dagen nauwkeurige detailplanning ontwikkeld, die voor de satelliettesten een doorlooptijd van 60 tot 70 weken opleverde. Die tijd is 88 weken geworden. De gedetailleerde kennis van deze de- tailplanning heeft de weg vrijgemaakt naar een zo miniem mogelijke vertraging en een zeer succesvolle lancering.
Een succesvolle, tijdige lancering hangt niet alleen af van wat er binnen een project zelf gebeurd, maar is ook af- hankelijk van externe factoren. Toen de Thermal Balance test review lanceeruitstel noodzakelijk maakte, bleek dat direct gevolgen te hebben voor de assemblage van de raket: de “strap-on boosters” van de Delta raket waren al geplaatst voor een lancering op 14 december 1982, maar het uitstel tot eind januari 1983 betekende dat die boosters er af moesten omdat ze een maximale verticale
“hangtijd” hadden. 25 januari werd de laatst mogelijke lan- ceerdatum omdat een Space Shuttle missie voor februari 1983 alle beschikbare volgstations claimde; die waren dan Impressie van de lanceeractiviteiten.
dus niet meer voor IRAS beschikbaar. Om een lancering op 25 januari mogelijk te maken moest er wel eerst een admiraal van overtuigd worden om zijn vlootoefening bui- ten het inslaggebied van de eerste trap van de raket voort te zetten (enig overleg tot in de hoogste regionen in Wa- shington is nodig geweest). Op 10 januari 1983 werd IRAS op de lanceertoren gehesen; die dag was de windsterkte slechts een uur laag genoeg om aan de veiligheidseisen te voldoen. En verder moesten we rekening houden met de Southern Pacific Railway; deze spoorlijn bestond al langer dan de Vandenberg lanceerbasis en hun tijdsschema had voorrang. Overleg en afstemming voor lanceringen is niet aan de orde.
Tot slot
Twee jaar na lancering nam Ad van Dorsten afscheid van Fok- ker, klom op een tafel en begon een toespraak. Hij vroeg mij stevig te gaan zitten, want hij ging een geheim onthullen. In de periode tussen Kerst en Nieuwjaar had ik mijn gezin terug naar Nederland gebracht en in die periode moest een van de medewerkers onder de S/C het bodempaneel verwijderen en iets vervangen. Daarbij rustte de “workstand” die de satelliet droeg echter niet meer als gebruikelijk op acht poten, maar slechts op drie. Toen dit gebeurde was Ad van Dorsten even weg voor een plaspauze. Bij terugkomst zag hij op afstand dat de satelliet vervaarlijk helde en op omvallen stond. Zo kreeg ik twee jaar na dato alsnog bijna een hartverzakking.
Het Nederlandse lanceerteam.
Deze “Lift Off Pin” startte Flight Program van de lanceerraket, die IRAS in zijn baan bracht.
Uitreiking van NASA Awards in Den Haag, december 1984.
IRAS operaties in Engeland
Frits Teule
De lancering van IRAS op 25 januari 1983 markeerde het eindpunt van een ontwikkeling die haar weerga nog niet kende: de instrumentatie tot bijna het absolute nulpunt met helium gekoeld en een samenwerking ‘across the oceans’. De Verenigde Staten maakten de payload module en Nederland de intelligente spacecraft. Intelligent door de herprogrammeerbare boordcomputer maar nog niet helemaal zelfdenkend zoals we zullen zien. De Engelsen deden het grondstation. De lancering markeerde ook het begin van de operaties van de satelliet die duurden tot het einde van de missie in november van hetzelfde jaar. Een enerverend jaar waarvan de meest saillante momenten in dit artikel de revue zullen passeren.
IRAS grondstation
Ruim voor de lancering waren de voorbereidingen in En- geland begonnen met de opbouw van het grondstation in Chilton, bij het Rutherford and Appleton Laboratory, zo’n 17 mijl ten zuiden van Oxford. De mooie grote grondan- tenne was afkomstig van NASA’s Deep Space Network in Goldstone, een oud mijnstadje in de Mojave woestijn in Californië.
Het grondstation bestond verder uit de volgende elemen- ten: de besturingselektronica van de antenne, de PDP11 computers voor de real-time communicatie met de satel- liet en de ICL mainframe computers voor voorbereiding
van operaties en processing van de satellietdata. Een
‘echte low-cost approach in vergelijking met de NASA en ESA grondstations’ zegt een van de indertijd direct betrokkenen.
Dit alles was uiteraard opgetuigd vóór de lancering. Er moest ook geoefend worden en er moesten initiële Satel- lite Operations Plans (SOP) gemaakt worden om IRAS na separatie van de raket uit te proberen en de belangrijkste systemen te kalibreren. Een steeds dichter bevolkt we- reldje van Nederlandse ingenieurs, van Engelse, Ame- rikaanse en Nederlandse astronomen en van managers voegde zich bij de Engelse ‘operations staff’. Klaar voor de start was het devies voor iedereen en een gezonde span- ning groeide naarmate de lancering naderde.
Lancering
De lancering ging volgens het boekje. Tevoren zagen we in Chilton de satelliet ‘housekeeping’ data in real-time op de computerschermen, wetend dat IRAS zich hoog boven op de Thor Delta raket bevond. De lancering vond precies op tijd plaats vanuit Vandenberg Airforce Base in Californië om 18.17 uur lokale tijd. In Engeland was het inmiddels 02.17 uur, 26 januari. Ronduit enerverend werd het toen de neuskegel van de raket vliegend in de richting van de Zuidpool was afgestoten en onze zonnesensor feilloos de spinstabilisatie van de rakettrap registreerde: je zag
De IRAS antenne in Chilton, Engeland, afkomstig van Goldstone, Californië.
de zon bewegen over het gezichtsveld van de sensor. Dat maakte indruk en met een beetje verbeeldingskracht zag je de raket met onze kostbare last de hemel doorklieven.
De raket bracht IRAS via de Zuidpool en weer noordelijk vliegend over Australië in de geplande zon-synchrone baan op 900 km hoogte. Boven Malindi groundstation (een NASA grondstation voor de kust van Kenya) kwam IRAS los van de raket en werden de zonnepanelen ontvou- wen. Dat was wel spannend want het duurde nog zo’n 10 minuten eer onze eigen antenne in Chilton IRAS weer kon oppikken. Alles in orde gelukkig. De zonnepanelen van goede makelij functioneerden als voorzien en er leek geen vuiltje aan de lucht.
Met een gerust hart werd dan ook de operationele modus voor de waarnemingen vanaf de grond gecommandeerd.
In het ontwerp van de stand-regeling waren voorzienin- gen getroffen voor terugval naar de robuuste ‘safe mode’
als de satelliet met de koude telescoop naar de hete zon of de warme aarde dreigde te kijken wat desastreus zou zijn of de duur van de missie op zijn minst zou bekorten.
Problemen bij de start opgelost
Een omloop later, eigenlijk toen we op het punt stonden naar de kantine te gaan waar de champagne was ontkurkt, bleek echter in de housekeeping data die bij elke stati- onpass beschikbaar kwamen dat de satelliet was terug- gevallen naar de safe mode, zonder aanwijsbare redenen.
We probeerden dat meermaals te corrigeren maar het probleem bleef zich herhalen. Die lanceernacht hebben we weinig geslapen en dat kwam niet door de champagne.
Goede raad was duur, want wat er ook geprobeerd werd en hoe we de data ook analyseerden en statistieken op- stelden van de momenten van de fall-backs, we kwamen er niet uit. Er moest dieper gekeken worden terwijl intus- sen de hete adem van de astronomen in de nek gevoeld werd. Het deksel van de telescoop moest ook nog afge- schoten worden en de tijd begon te dringen omdat de aparte koeling ervan eindig was.
Er werd daarom een stukje software naar boven gestuurd dat mogelijk relevante data apart wegzette van het mo-
ment van fall-back. Deze val werkte en de onmiddellijke analyse van de eerste dump bracht aan het licht dat het meest betrouwbaar geachte deel van de zonnesensor op sommige momenten een sprong liet zien van zo’n tien graden of meer. Dat verklaarde gelijk alles want een zonexcursie van enkele graden vanaf het centrum van de sensor duidde op alarm en veroorzaakte de fallback naar de safe mode. De remedie was toen ook gauw gevonden en er werd een filter naar boven gestuurd dat dergelijke spikes negeerde in het vervolg van de IRAS operaties. De frequentie ervan nam in de loop van de missie wel alsmaar toe, zonder dat we de oorzaak konden doorgronden maar ook zonder verdere hinder dankzij dat ‘spikefilter’.
Het deksel werd ook gauw daarna afgestoten en de IRAS detectoren registreerden de tuimeling totdat het deksel uit het vizier raakte, voor eens en voor altijd doordat bij het afschieten de satelliet achterover hangend in de baan gezet was.
Routine operaties?
De operaties werden vanaf toen al gauw routine maar zeker niet saai. De kunst van het maken van de SOPs had men goed onder de knie gekregen en de analyse van de satelliet housekeeping data leverde ook al geen echte pro- blemen op. Daarbij kwam dat de quick-look science data heel snel euforie ontketenden bij de astronomen on-site als er weer een komeet of iets anders bijzonders aan het firmament door IRAS was ontdekt. Die euforie was aan- stekelijk en je voelde je gezegend om deelgenoot van het team te zijn. Jaloerse vrienden van buiten noemden één van onze ingenieurs ET (extra-terrestrial), naar de toen net uitgekomen film.
Met de rust van de routine kon de aandacht dan ook uitgaan naar allerlei ideeën en suggesties voor verbete- ringen. Dankzij de herprogrammeerbare boordcomputer waren verbeteringen ook mogelijk tot tevredenheid van de astronomen als er net iets sneller of nauwkeuriger kon worden waargenomen.
In juni van dat jaar kwam er een abrupt eind aan die rou- tine. Vijf dagen lang, van drie tot zeven juni, werd er niet De control room met links de antenne besturing, rechts vooraan de
real-time computers, achterin de ICL mainframes. Druk aan het werk in de control room, links de auteur.
gemeten en viel IRAS steeds terug naar de safe mode door aanvankelijk volstrekt onbekende oorzaak. Achteraf bleek een aaneenschakeling van kleine foutjes bij het uploaden van software updates evenals problemen met een tape- deck in een Amerikaans grondstation de ‘root cause’ te zijn geweest. De boordsoftware experts, eenmaal on site, konden de problemen toen gelukkig adequaat diagnosti- ceren en verhelpen.
Het waren wel vijf dagen van spanning waarbij verschil- lende NASA stations over de hele wereld werden inge- schakeld om de problemen te tackelen. Die vijf dagen zijn uiteindelijk medeverantwoordelijk voor de zwarte strepen in de infrarood-hemelkaart die IRAS maakte, want er werd besloten op te schuiven in de waarnemingsscans, erop hopend dat de betreffende gebieden later alsnog gezien konden worden.
Weer kwam er rust aan het front en IRAS genoot als het ware net zo van de zomer die begonnen was als alle men- sen op het grondstation dat deden.
Zonsverduistering voor IRAS en einde missie De sfeer werd weer een beetje nerveuzer toen het ‘eclipse season’ ging aanbreken. Vanaf eind september zakte de zon naar het zuidelijke halfrond en zou IRAS bij elke noordpoolpassage kortere tijd niet door de zon verlicht worden. Batterijen namen dan de stroomvoorziening over en de standregeling baseerde zich louter op de gyrosco- pen aan boord die het overigens prima deden. Toch was er her en der angst om ineens zonder absolute referentie (de zon) te vliegen. Ten onrechte zoals zou blijken want de eclipsen (bij elke omloop weer ietsjes langer) waren pre- cies te voorspellen en de standregeling werd dan voor de duur ervan in de ‘all-gyro’ modus gecommandeerd. Niets aan de hand en er waren dan ook volstrekt geen repercus-
sies op de waarnemingen.
Ook deze zonsverduisteringen (door de aarde) werden al gauw routine. Twee maanden van voorspoedige obser- vaties gingen voorbij tot in november van het jaar. Op 22 november om half twee, vlak na middernacht tijdens het 600ste SOP, was het helium dat de instrumenten koelde opgeraakt en rezen de temperaturen. Verder waarnemen van warmtebronnen was niet meer mogelijk. Zuur was dat, omdat de rest van de satelliet met al zijn systemen het nog uitstekend deed. Maar zo’n einde van de missie was
‘all in the game’ en onmiddellijk werden alle betrokkenen uit bed gebeld en opgetrommeld naar de control room om met eigen ogen IRAS’ levenseinde mee te maken. Overtui- gend daarbij was ook een plot van de baanhoogte die niet meer afnam vanaf het moment dat er geen helium meer uitgeblazen werd dat de satelliet alsmaar een heel klein beetje remde.
Terugblik
Een bijzondere en leerzame tijd was voorbij. Je ontdekte de satelliet als totaalsysteem, je werkte samen met col- lega’s van zoveel verschillende disciplines en je ontdekte een prachtig deel van Engeland. Het was er goed toeven en we genoten volop van de scones, het heerlijke laffe En- gelse bier en de felgele Engelse mosterd bij de steaks. We waren er echt even uit. Het Verenigd Koninkrijk was nog maar net 10 jaar lid van de Europese Unie (toen nog EG) en de Brexit was nog ver weg.
Ir. F. J.P. Teule MA werkte bij Fokker Ruimtevaart (nu Airbus Defence and Space Netherlands) aan de ontwikkeling van het IRAS standregelsysteem. Hij was lid van het “Dutch IRAS Spacecraft Operations Team” en gedurende de missie veelal werkzaam in het grondstation in Engeland.
De infrarode hemel zoals door IRAS gezien.
IRAS wetenschap na 35 jaar
Paul Wesselius, Project manager IRAS voor alle activiteiten bij SRON en Lid van het sturende wetenschappelijke team van IRAS: JISWG (Joint IRAS Science Working Group)
IRAS was in eerste instantie bedoeld om een catalogus van infrarood puntbronnen te maken. De meetgegevens bleken echter zo goed te zijn dat het ook mogelijk was plaatjes van de hemel te maken. Dat waren dan wel onscherpe ‘foto’s’ met heel veel strepen. Er is zowel in Groningen als in Pasadena, Californië, USA veel aandacht aan besteed om die strepen weg te werken en om een zo groot mogelijke scherpte te verkrijgen. De Improved Reprocessing of the IRAS Survey leverde in 2005 de zogenaamde IRIS-kaarten op, die vrij verkrijgbaar zijn (https://irsa.ipac.caltech.edu/data/IRIS) de ijking is beter, er zijn geen strepen meer, en het nulpunt is beter gedefini- eerd. Zie bijvoorbeeld de foto van het Orion gebied. Deze hemelkaarten zijn door talloze onderzoekers gebruikt om wetenschap mee te bedrijven of om nieuwe waarnemingen te plannen.
De resultaten van de IRAS missie hebben tot meerdere wetenschappelijke ontdekkingen geleid.
Stofschillen rond sterren
Een zeer prominente emissie in de kortgolvige banden (12 en 25 micrometer) is zichtbaar in bijna elke IRAS scan over de hemel. Dit wordt veroorzaakt door stof, dicht bij onze Aarde. Het zwakke lichtverschijnsel dat dit stof veroorzaakt na zonsondergang en voor zonsopgang – bij ons nooit meer te zien wegens de lichtvervuiling – wordt ‘zodiakaal licht’ genoemd. Dit zodiakale licht ontstaat voortdurend opnieuw ten gevolge van botsingen tussen brokstukken van planetoïden.
Door IRAS zijn er gelijksoortige schijven van stofdeeltjes ontdekt rondom andere sterren. Die zenden veel meer infrarode straling uit dan ons zonnestelsel. De intensiteit neemt sterk af met de leeftijd, maar ‘jonge’ sterren, tot een leeftijd van 500 miljoen jaar, hebben nog steeds een veel helderder schijf dan ons zodiakale licht (onze zon is 4,5 miljard jaar oud!). De stofschillen rond gewone sterren hebben een soortgelijke oorsprong als ‘ons’ zodiakaal licht:
botsingen tussen brokstukken van lokale planetoïden.
Maar er zijn kennelijk veel meer botsingen tot een leeftijd van 500 miljoen jaar.
Vlak na de lancering van IRAS werden in Chilton, UK, de eerste ijk metingen bekeken. Natuurlijk was er ook Vega, een ijkster voor alle golflengtes zichtbaar vanaf de grond.
Maar Vega was veel te helder bij 25 en 60 micrometer.
Was er iets fout aan onze ijking? Na enige dagen praten en denken waar zowel Rens Waters als ik bij betrokken waren, concludeerden we dat Vega inderdaad veel te helder was – voor een ster – bij 25 en 60 micrometer. Dat moest wel komen van een stofschil (nauwelijks gas!) rondom Vega.
Deze schil is veel en veel helderder dan ons zodiakale licht.
Een recent plaatje van AU Mic, gemaakt met ALMA, toont een dergelijke stofschijf in groot detail.
Stergeboorte en sterrendood
Zowel bij zijn eerste levensfases als bij zijn laatste stuiptrek- kingen is een ster gehuld in grote wolken van stof en gas.
Dat stof verhindert het zicht volledig. Echter bij infrarode golflengtes zijn deze ster fases goed te zien, de straling wordt namelijk vooral in dat golflengtegebied uitgezonden.
Diverse nabije gebieden waar sterren worden gevormd zijn bestudeerd met IRAS: zowel de interstellaire ‘omgeving’
als de piepjonge (enkele miljoenen jaren) sterren zelf zijn in kaart gebracht. De Orion nevel is een voorbeeld van een dergelijk gebied waar stervorming plaatsvindt.
Een ster als onze Zon of wat zwaarder leeft zo lang dat het voor ons oneindig is. Echter, na vele miljarden jaren sterven ook sterren. Ze doorlopen diverse ouderdoms stadia tot de Asymptotic Giant Branch fase is bereikt. Dan wordt (voor sterren tussen 1 en 8 zonsmassa’s) de gehele atmosfeer weggeblazen en een witte dwerg in het centrum blijft over. De ster is dan reusachtig groot, en door het vele stof in de uitgebreide atmosfeer niet meer te zien in zichtbaar licht. In het infrarood zijn het echter heel heldere bronnen en daardoor makkelijk te vinden. IRAS ontdekte veel van deze – zeer zeldzame – AGB sterren tot voorbij het melk- wegcentrum.
Stof tussen de sterren
Tussen de sterren blijken er allerlei soorten stofdeeltjes voor te komen; één deeltje kan bestaan uit enkele honder- den atomen tot miljoenen atomen – nog steeds heel klein – met afmetingen van honderd nanometer tot tientallen micrometers groot (een factor 100 in grootte). De IRAS Low Resolution Spectrometer speelde een prominente rol bij het in kaart brengen van deze stofwolken. Deze vond allerlei onvermoede componenten van het stof. Koolwater- stofverbindingen, op aarde vooral aanwezig in olie en teer, bleken in het heelal veel voor te komen.
Linksboven: schijven rond sterren, ontdekt door IRAS. Links de energieverdeling bepaald met IRAS; rechts de daaruit afgeleide structuur van ster en schijf er omheen. Rechtsboven: de ster AU Mic (bij 0, 0) is waargenomen met de ALMA telescopen bij 1,3 mm golflengte. Je ziet stofdeeltjes van rond een mm groot. De schijf strekt zich uit tot 40 AE en stopt dan plotseling. Dit is vergelijkbaar met onze Kuiper Gordel:. De binnenring zou kunnen corresponderen met een planetoïde gordel zoals bij onze Zon. (1 AE = 150 miljoen km = afstand Aarde tot Zon.) Onder: op de foto van Orion zijn de slierten stof goed te zien, beschenen door de Orion sterren. Dit is een compositie van 12, 25 en 60 micrometer. Het meeste licht wordt uitgezonden bij 60 micrometer (rood). De sterren zijn nauwelijks te zien.
